生物工程师造出仿生超级三维相机
2022-08-16 14:26:45      来源:科技日报

美国加州大学洛杉矶分校的生物工程师开发了一类新的仿生3D相机系统,可模仿苍蝇的多视图视觉和蝙蝠的自然声呐感应,从而产生具有非凡深度范围的多维成像,还可以扫描盲点。在计算图像处理支持下,该相机可破译隐藏在角落或其他物品后面的物体的大小和形状。这一技术能集成到自动驾驶汽车或医学成像工具中,其传感能力远远超出当今最先进水平。这项研究发表在《自然·通讯》上。

蝙蝠可通过回声定位或声呐的形式将周围环境的画面形象化;昆虫的复眼则由数百到数万个单独的视觉单元组成,使其从多条视线看到同一事物成为可能。受到在苍蝇和蝙蝠中发现的这两种自然现象的启发,加州大学洛杉矶分校研究团队设计出一种高性能3D相机系统,该系统具有先进的功能,既能利用这些优势,又能克服自然界的缺点。

研究人员开发了一种全新的计算成像框架,首次通过简单的光学器件和少量传感器获得宽而深的全景视图。该框架被称为“紧凑型光场摄影”(CLIP),使相机系统能以扩展的深度范围“看到”物体周围。在实验中,研究人员证明该系统可“看到”传统3D相机无法发现的隐藏物体。

研究人员还使用了LiDAR(光检测和测距)技术,其中激光扫描周围环境以创建该区域的3D地图。没有CLIP的传统LiDAR能拍摄场景的高分辨率快照,但会像人眼一样错过隐藏的物体。

该阵列使用7个带CLIP的LiDAR摄像头,拍摄场景的低分辨率图像,处理单个摄像头看到的内容,然后在高分辨率3D成像中重建组合场景。研究人员展示了相机系统可对具有多个对象的复杂3D场景进行成像,这些对象都设置在不同的距离处。

研究人员称,CLIP帮助相机阵列以类似的方式理解隐藏的内容。结合激光雷达,该系统能够实现蝙蝠回声定位效果,因此可通过光线反射回摄像头所需的时间来感知隐藏的物体。(张梦然)


编辑: 曾子芮 责任编辑: 钱嘉榀

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